Tính chất hóa học của khí hidro và cách điều chế

Giới thiệu về hidro

Hidro là một nguyên tố hóa học phi kim có số hiệu nguyên tử là 1 và nguyên tử khối cũng bằng 1. Cấu hình electron là $1{\mathrm{s}}^1$, thuộc chu kì 1, nhóm IA.

Tính chất vật lí của hidro

• Ở điều kiện thường hidro tồn tại ở dạng phân tử ${\mathrm{H}}_2$ gồm hai nguyên tử hidro. Khí ${\mathrm{H}}_2$ nhẹ hơn không khí 14,5 lần ($\frac{2}{29}$), không màu, không mùi, ít tan trong nước, dễ cháy tạo thành hơi nước, có nhiệt độ sôi -252,87 °C và nhiệt độ nóng chảy -259,14 °C…
• Khí hydro nhẹ nên trường hấp dẫn của Trái Đất không đủ mạnh để giữ chúng ở gần mặt đất, do đó khí hydro tồn tại chủ yếu trong các tầng cao của khí quyển Trái Đất. Còn lại hidro chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất.

Tính chất hóa học của hidro

1. Tác dụng với kim loại

Hidro có khả năng tác dụng với kim loại tạo thành muối hidrua

$\mathrm{M}+{\mathrm{H}}_2 \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }{\mathrm{MH}}_{\mathrm{x}}$

Ví dụ:

$\mathrm{Na}+{\mathrm{H}}_2 \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }\mathrm{NaH}$

$\mathrm{Mg}+ {\mathrm{H}}_2 \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }{\mathrm{MgH}}_2$

2. Tác dụng với phi kim

Hidro tác dụng được với nhiều phi kim ở nhiệt độ cao 

Ví dụ:

$2{\mathrm{H}}_2 + {\mathrm{O}}_{2 }\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

$3{\mathrm{H}}_2 + {\mathrm{N}}_2 \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } 2{\mathrm{NH}}_3$

${\mathrm{H}}_2 +\mathrm{S}\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } {\mathrm{H}}_2\mathrm{S}$

*Tác dụng với phi kim halogen

Khi hidro tác dụng với phi kim halogen tạo khí hiđro halogenua. Chúng dễ tan trong nước tạo thành dung dịch axít halogenhiđric.

${\mathrm{H}}_2 + {\mathrm{Cl}}_2 \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } 2\mathrm{HCl}$(Hidro Clorua)

${\mathrm{H}}_2 + {\mathrm{Br}}_2 \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } 2\mathrm{HBr}$

${\mathrm{H}}_2 + {\mathrm{I}}_2 \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } 2\mathrm{HI}$

${\mathrm{H}}_2 + {\mathrm{F}}_2 \stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to } 2\mathrm{HF}$

3. Tác dụng với oxit kim loại

Hidro khử được nhiều oxit kim loại ở nhiệt độ cao tạo thành kim loại và hơi nước.

Ví dụ: 

Khí hidro tác dụng với đồng (II) oxit, sắt (II) oxit

${\mathrm{H}}_2 + \mathrm{CuO} \stackrel{{400}^{\mathrm{o}}\mathrm{C}}{\to } {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+ \mathrm{Cu}$

$\mathrm{FeO} + {\mathrm{H}}_2 \to \mathrm{Fe} + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Điều chế hidro như thế nào?

Hiđrô có thể điều chế theo nhiều cách khác nhau:

Cho hơi nước qua than (cacbon) nóng đỏ

${\mathrm{H}}_2\mathrm{O} + \mathrm{C} \to \mathrm{CO} + {\mathrm{H}}_2$

Trong phòng thí nghiệm, hiđrô được điều chế bằng phản ứng của axít với kim loại.

Ví dụ:

$\mathrm{Zn} + 2\mathrm{HCl} \to {\mathrm{ZnCl}}_2 + {\mathrm{H}}_2$

Trong công nghiệp khí hidro được sản xuất bằng cách cho khí metan chạy qua dòng hơi nước ở nhiệt độ cao:

${\mathrm{CH}}_4 + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \stackrel{700-1100 °\mathrm{C}}{\to } \mathrm{CO} + 3{\mathrm{H}}_2$

Hoặc điện phân dung dịch muối có màng ngăn.

$2\mathrm{NaCl} + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to 2\mathrm{NaOH} + {\mathrm{H}}_2 + {\mathrm{Cl}}_2$

Và điện phân nước .

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to 2{\mathrm{H}}_{2 }+ {\mathrm{O}}_2$

Ứng dụng của Hidro

Hidro có nhiều ứng dụng trong  công nghiệp như:

• Giao thông vận tải: làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa, nhiên liệu động cơ, dùng bơm cho khinh khí cầu. .
• Hóa chất: là nguyên liệu để sản xuất amoniac NH3, axit clohidric HCl và nhiều hợp chất hữu cơ.
• Luyện kim: dùng làm chất khử để điều chế kim loại từ những oxit của chúng, hàn cắt kim loại với đèn xì oxi-hidro...

Hy vọng với bài viết về tính chất hoá học của hidro ở trên giúp ích cho các bạn. Mọi góp ý và thắc mắc các bạn vui lòng để lại bình luận dưới bài viết, chúng tôi sẽ giúp các bạn giải đáp. Chúc các bạn học tập tốt.